Masa de carbonato de calcio que reacciona con HCl y volumen de CO2 producido (7808)

, por F_y_Q

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Al añadir ácido clorhídrico al carbonato de calcio se forma cloruro de calcio, dióxido de carbono y agua.

a) Escribe la reacción y calcula la cantidad, en kilogramos, de carbonato de calcio que reaccionará con 20 L de ácido clorhídrico 3 M.

b) ¿Qué volumen ocupará el dióxido de carbono obtenido, medido a 20 ^oC y 1 atm?

Datos: R = 0.082\ atm\cdot L\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}. Masas atómicas: C = 12 ; O = 16 ; Ca = 40.

P.-S.

a) La reacción que tiene lugar es:

\fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf \ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + CO2 + H2O}}}


Los moles de ácido que contiene el volumen que se hace reaccionar es:

20\ \cancel{L\ D}\cdot \frac{3\ \ce{mol\ HCl}}{1\ \cancel{L\ D}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{60\ \ce{mol\ HCl}}}

La masa molecular del carbonato de calcio es:

M_{\ce{CaCO3}} = 40 + 12 + 3\cdot 16 = \color[RGB]{0,112,192}{\bm{100\ \frac{g}{mol}}}

Si tienes en cuenta la estequiometría de la reacción y la masa molecular del carbonato de calcio:

60\ \cancel{\ce{mol\ HCl}}\cdot \frac{1\ \cancel{\ce{mol\ CaCO3}}}{2\ \cancel{\ce{mol\ HCl}}}\cdot \frac{100\ \cancel{g}\ \ce{CacO3}}{1\ \cancel{\ce{mol\ CaCO3}}}\cdot \frac{1\ kg}{10^3\ \cancel{g}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\bf{3\ \ce{kg\ CaCO3}}}}


b) También se producen la mitad de los moles de \ce{CO2}, es decir, se producen:

60\ \cancel{\ce{mol\ HCl}}\cdot \frac{1\ \ce{mol\ CO2}}{2\ \cancel{\ce{mol\ HCl}}} = \color[RGB]{0,112,192}{\textbf{30\ \ce{mol\ CO2}}}

El volumen que ocupan esos moles en las condiciones dadas es:

PV = nRT\ \to\ V = \frac{nRT}{P} = \frac{30\ \cancel{\text{mol}}\cdot 0.082\ \frac{\cancel{\text{atm}}\cdot \text{L}}{\cancel{\text{K}}\cdot \cancel{\text{mol}}}\cdot 293\ \cancel{\text{K}}}{1\ \cancel{\text{atm}}} = \fbox{\color[RGB]{192,0,0}{\textbf{721\ \ce{L\ CO2}}}}